在閻宏博士的《JAVA與模式》一書(shū)中開(kāi)頭是這樣描述迭代子（Iterator）模式的：
迭代子模式又叫游標(biāo)(Cursor)模式，是對(duì)象的行為模式。迭代子模式可以順序地訪問(wèn)一個(gè)聚集中的元素而不必暴露聚集的內(nèi)部表象（internal representation）蛹屿。
聚集和JAVA聚集
多個(gè)對(duì)象聚在一起形成的總體稱之為聚集(Aggregate)竞漾，聚集對(duì)象是能夠包容一組對(duì)象的容器對(duì)象仿耽。聚集依賴于聚集結(jié)構(gòu)的抽象化合冀，具有復(fù)雜化和多樣性。數(shù)組就是最基本的聚集项贺，也是其他的JAVA聚集對(duì)象的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)君躺。
JAVA聚集對(duì)象是實(shí)現(xiàn)了共同的java.util.Collection接口的對(duì)象，是JAVA語(yǔ)言對(duì)聚集概念的直接支持开缎。從1.2版開(kāi)始棕叫，JAVA語(yǔ)言提供了很多種聚集，包括Vector啥箭、ArrayList谍珊、HashSet治宣、HashMap急侥、Hashtable等，這些都是JAVA聚集的例子侮邀。
迭代子模式的結(jié)構(gòu)
迭代子模式有兩種實(shí)現(xiàn)方式坏怪，分別是白箱聚集與外稟迭代子和黑箱聚集于內(nèi)稟迭代子。
白箱聚集與外稟迭代子
如果一個(gè)聚集的接口提供了可以用來(lái)修改聚集元素的方法绊茧，這個(gè)接口就是所謂的寬接口铝宵。
如果聚集對(duì)象為所有對(duì)象提供同一個(gè)接口，也就是寬接口的話，當(dāng)然會(huì)滿足迭代子模式對(duì)迭代子對(duì)象的要求鹏秋。但是尊蚁，這樣會(huì)破壞對(duì)聚集對(duì)象的封裝。這種提供寬接口的聚集叫做白箱聚集侣夷。聚集對(duì)象向外界提供同樣的寬接口横朋，如下圖所示：
由于聚集自己實(shí)現(xiàn)迭代邏輯，并向外部提供適當(dāng)?shù)慕涌诎偻兀沟玫涌梢詮耐獠靠刂凭奂氐牡^(guò)程琴锭。這樣一來(lái)迭代子所控制的僅僅是一個(gè)游標(biāo)而已，這種迭代子叫做游標(biāo)迭代子（Cursor Iterator）衙传。由于迭代子是在聚集結(jié)構(gòu)之外的决帖，因此這樣的迭代子又叫做外稟迭代子（Extrinsic Iterator）。
現(xiàn)在看一看白箱聚集與外稟迭代子的實(shí)現(xiàn)蓖捶。一個(gè)白箱聚集向外界提供訪問(wèn)自己內(nèi)部元素的接口（稱作遍歷方法或者Traversing Method）地回，從而使外稟迭代子可以通過(guò)聚集的遍歷方法實(shí)現(xiàn)迭代功能。
因?yàn)榈倪壿嬍怯删奂瘜?duì)象本身提供的腺阳，所以這樣的外稟迭代子角色往往僅僅保持迭代的游標(biāo)位置落君。
一個(gè)典型的由白箱聚集與外稟迭代子組成的系統(tǒng)如下圖所示，在這個(gè)實(shí)現(xiàn)中具體迭代子角色是一個(gè)外部類亭引，而具體聚集角色向外界提供遍歷聚集元素的接口绎速。
迭代子模式涉及到以下幾個(gè)角色：
● 抽象迭代子(Iterator)角色：此抽象角色定義出遍歷元素所需的接口。
● 具體迭代子(ConcreteIterator)角色：此角色實(shí)現(xiàn)了Iterator接口焙蚓，并保持迭代過(guò)程中的游標(biāo)位置纹冤。
● 聚集(Aggregate)角色：此抽象角色給出創(chuàng)建迭代子(Iterator)對(duì)象的接口。
● 具體聚集(ConcreteAggregate)角色：實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)建迭代子(Iterator)對(duì)象的接口购公，返回一個(gè)合適的具體迭代子實(shí)例萌京。
● 客戶端(Client)角色：持有對(duì)聚集及其迭代子對(duì)象的引用，調(diào)用迭代子對(duì)象的迭代接口宏浩，也有可能通過(guò)迭代子操作聚集元素的增加和刪除知残。
源代碼
抽象聚集角色類，這個(gè)角色規(guī)定出所有的具體聚集必須實(shí)現(xiàn)的接口比庄。迭代子模式要求聚集對(duì)象必須有一個(gè)工廠方法求妹，也就是createIterator()方法，以向外界提供迭代子對(duì)象的實(shí)例佳窑。
public abstract class Aggregate {
/**
* 工廠方法制恍，創(chuàng)建相應(yīng)迭代子對(duì)象的接口
*/
public abstract Iterator createIterator();
}
具體聚集角色類，實(shí)現(xiàn)了抽象聚集角色類所要求的接口神凑，也就是createIterator()方法净神。此外何吝，還有方法getElement()向外界提供聚集元素，而方法size()向外界提供聚集的大小等鹃唯。
public class ConcreteAggregate extends Aggregate {
private Object[] objArray = null;
/**
* 構(gòu)造方法爱榕，傳入聚合對(duì)象的具體內(nèi)容
*/
public ConcreteAggregate(Object[] objArray){
this.objArray = objArray;
}
@Override
public Iterator createIterator() {
return new ConcreteIterator(this);
}
/**
* 取值方法：向外界提供聚集元素
*/
public Object getElement(int index){
if(index < objArray.length){
return objArray[index];
}else{
return null;
}
}
/**
* 取值方法：向外界提供聚集的大小
*/
public int size(){
return objArray.length;
}
}
抽象迭代子角色類
public interface Iterator {
/**
* 迭代方法：移動(dòng)到第一個(gè)元素
*/
public void first();
/**
* 迭代方法：移動(dòng)到下一個(gè)元素
*/
public void next();
/**
* 迭代方法：是否為最后一個(gè)元素
*/
public boolean isDone();
/**
* 迭代方法：返還當(dāng)前元素
*/
public Object currentItem();
}
具體迭代子角色類
public class ConcreteIterator implements Iterator {
//持有被迭代的具體的聚合對(duì)象
private ConcreteAggregate agg;
//內(nèi)部索引，記錄當(dāng)前迭代到的索引位置
private int index = 0;
//記錄當(dāng)前聚集對(duì)象的大小
private int size = 0;
public ConcreteIterator(ConcreteAggregate agg){
this.agg = agg;
this.size = agg.size();
index = 0;
}
/**
* 迭代方法：返還當(dāng)前元素
*/
@Override
public Object currentItem() {
return agg.getElement(index);
}
/**
* 迭代方法：移動(dòng)到第一個(gè)元素
*/
@Override
public void first() {
index = 0;
}
/**
* 迭代方法：是否為最后一個(gè)元素
*/
@Override
public boolean isDone() {
return (index >= size);
}
/**
* 迭代方法：移動(dòng)到下一個(gè)元素
*/
@Override
public void next() {
if(index < size)
{
index ++;
}
}
}
客戶端類
public class Client {
public void operation(){
Object[] objArray = {"One","Two","Three","Four","Five","Six"};
//創(chuàng)建聚合對(duì)象
Aggregate agg = new ConcreteAggregate(objArray);
//循環(huán)輸出聚合對(duì)象中的值
Iterator it = agg.createIterator();
while(!it.isDone()){
System.out.println(it.currentItem());
it.next();
}
}
public static void main(String[] args) {
Client client = new Client();
client.operation();
}
}
上面的例子首先創(chuàng)建了一個(gè)聚集類實(shí)例坡慌，然后調(diào)用聚集對(duì)象的工廠方法createIterator()以得到一個(gè)迭代子對(duì)象呆细。在得到迭代子的實(shí)例后，客戶端開(kāi)始迭代過(guò)程八匠，打印出所有的聚集元素絮爷。
外稟迭代子的意義
一個(gè)常常會(huì)問(wèn)的問(wèn)題是：既然白箱聚集已經(jīng)向外界提供了遍歷方法，客戶端已經(jīng)可以自行進(jìn)行迭代了梨树，為什么還要應(yīng)用迭代子模式坑夯，并創(chuàng)建一個(gè)迭代子對(duì)象進(jìn)行迭代呢？
客戶端當(dāng)然可以自行進(jìn)行迭代抡四，不一定非得需要一個(gè)迭代子對(duì)象柜蜈。但是，迭代子對(duì)象和迭代模式會(huì)將迭代過(guò)程抽象化指巡，將作為迭代消費(fèi)者的客戶端與迭代負(fù)責(zé)人的迭代子責(zé)任分隔開(kāi)淑履，使得兩者可以獨(dú)立的演化。在聚集對(duì)象的種類發(fā)生變化藻雪，或者迭代的方法發(fā)生改變時(shí)秘噪，迭代子作為一個(gè)中介層可以吸收變化的因素，而避免修改客戶端或者聚集本身勉耀。
此外指煎，如果系統(tǒng)需要同時(shí)針對(duì)幾個(gè)不同的聚集對(duì)象進(jìn)行迭代，而這些聚集對(duì)象所提供的遍歷方法有所不同時(shí)便斥，使用迭代子模式和一個(gè)外界的迭代子對(duì)象是有意義的至壤。具有同一迭代接口的不同迭代子對(duì)象處理具有不同遍歷接口的聚集對(duì)象，使得系統(tǒng)可以使用一個(gè)統(tǒng)一的迭代接口進(jìn)行所有的迭代枢纠。
黑箱聚集與內(nèi)稟迭代子
如果一個(gè)聚集的接口沒(méi)有提供修改聚集元素的方法像街，這樣的接口就是所謂的窄接口。
聚集對(duì)象為迭代子對(duì)象提供一個(gè)寬接口晋渺，而為其他對(duì)象提供一個(gè)窄接口镰绎。換言之，聚集對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)對(duì)迭代子對(duì)象適當(dāng)公開(kāi)些举，以便迭代子對(duì)象能夠?qū)奂瘜?duì)象有足夠的了解跟狱，從而可以進(jìn)行迭代操作俭厚。但是户魏，聚集對(duì)象應(yīng)當(dāng)避免向其他的對(duì)象提供這些方法，因?yàn)槠渌麑?duì)象應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)迭代子對(duì)象進(jìn)行這些工作，而不是直接操控聚集對(duì)象叼丑。
在JAVA語(yǔ)言中关翎，實(shí)現(xiàn)雙重接口的辦法就是將迭代子類設(shè)計(jì)成聚集類的內(nèi)部成員類。這樣迭代子對(duì)象將可以像聚集對(duì)象的內(nèi)部成員一樣訪問(wèn)聚集對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)鸠信。下面給出一個(gè)示意性的實(shí)現(xiàn)纵寝，說(shuō)明這種雙重接口的結(jié)構(gòu)時(shí)怎么樣產(chǎn)生的，以及使用了雙重接口結(jié)構(gòu)之后迭代子模式的實(shí)現(xiàn)方案星立。這種同時(shí)保證聚集對(duì)象的封裝和迭代子功能的實(shí)現(xiàn)的方案叫做黑箱實(shí)現(xiàn)方案爽茴。
由于迭代子是聚集的內(nèi)部類，迭代子可以自由訪問(wèn)聚集的元素绰垂，所以迭代子可以自行實(shí)現(xiàn)迭代功能并控制對(duì)聚集元素的迭代邏輯室奏。由于迭代子是在聚集的結(jié)構(gòu)之內(nèi)定義的，因此這樣的迭代子又叫做內(nèi)稟迭代子（Intrinsic Iterator）劲装。
為了說(shuō)明黑箱方案的細(xì)節(jié)胧沫，這里給出一個(gè)示意性的黑箱實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)實(shí)現(xiàn)里占业，聚集類ConcreteAggregate含有一個(gè)內(nèi)部成員類ConcreteIterator绒怨，也就是實(shí)現(xiàn)了抽象迭代子接口的具體迭代子類，同時(shí)聚集并不向外界提供訪問(wèn)自己內(nèi)部元素的方法谦疾。
源代碼
抽象聚集角色類南蹂，這個(gè)角色規(guī)定出所有的具體聚集必須實(shí)現(xiàn)的接口。迭代子模式要求聚集對(duì)象必須有一個(gè)工廠方法念恍，也就是createIterator()方法碎紊，以向外界提供迭代子對(duì)象的實(shí)例。
public abstract class Aggregate {
/**
* 工廠方法樊诺，創(chuàng)建相應(yīng)迭代子對(duì)象的接口
*/
public abstract Iterator createIterator();
}
抽象迭代子角色類
public interface Iterator {
/**
* 迭代方法：移動(dòng)到第一個(gè)元素
*/
public void first();
/**
* 迭代方法：移動(dòng)到下一個(gè)元素
*/
public void next();
/**
* 迭代方法：是否為最后一個(gè)元素
*/
public boolean isDone();
/**
* 迭代方法：返還當(dāng)前元素
*/
public Object currentItem();
}
具體聚集角色類仗考，實(shí)現(xiàn)了抽象聚集角色所要求的接口，也就是createIterator()方法词爬。此外秃嗜，聚集類有一個(gè)內(nèi)部成員類ConcreteIterator，這個(gè)內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)了抽象迭代子角色所規(guī)定的接口顿膨；而工廠方法createIterator()所返還的就是這個(gè)內(nèi)部成員類的實(shí)例锅锨。
public class ConcreteAggregate extends Aggregate {
private Object[] objArray = null;
/**
* 構(gòu)造方法，傳入聚合對(duì)象的具體內(nèi)容
*/
public ConcreteAggregate(Object[] objArray){
this.objArray = objArray;
}
@Override
public Iterator createIterator() {
return new ConcreteIterator();
}
/**
* 內(nèi)部成員類恋沃，具體迭代子類
*/
private class ConcreteIterator implements Iterator
{
//內(nèi)部索引必搞，記錄當(dāng)前迭代到的索引位置
private int index = 0;
//記錄當(dāng)前聚集對(duì)象的大小
private int size = 0;
/**
* 構(gòu)造函數(shù)
*/
public ConcreteIterator(){
this.size = objArray.length;
index = 0;
}
/**
* 迭代方法：返還當(dāng)前元素
*/
@Override
public Object currentItem() {
return objArray[index];
}
/**
* 迭代方法：移動(dòng)到第一個(gè)元素
*/
@Override
public void first() {
index = 0;
}
/**
* 迭代方法：是否為最后一個(gè)元素
*/
@Override
public boolean isDone() {
return (index >= size);
}
/**
* 迭代方法：移動(dòng)到下一個(gè)元素
*/
@Override
public void next() {
if(index < size)
{
index ++;
}
}
}
}
客戶端類
public class Client {
public void operation(){
Object[] objArray = {"One","Two","Three","Four","Five","Six"};
//創(chuàng)建聚合對(duì)象
Aggregate agg = new ConcreteAggregate(objArray);
//循環(huán)輸出聚合對(duì)象中的值
Iterator it = agg.createIterator();
while(!it.isDone()){
System.out.println(it.currentItem());
it.next();
}
}
public static void main(String[] args) {
Client client = new Client();
client.operation();
}
}
上面的例子首先創(chuàng)建了一個(gè)聚集類實(shí)例，然后調(diào)用聚集對(duì)象的工廠方法createIterator()以得到一個(gè)迭代子對(duì)象囊咏。在得到迭代子的實(shí)例后恕洲，客戶端開(kāi)始迭代過(guò)程塔橡，打印出所有的聚集元素。
主動(dòng)迭代子和被動(dòng)迭代子
主動(dòng)迭代子和被動(dòng)迭代子又稱作外部迭代子和內(nèi)部迭代子霜第。
所謂主動(dòng)（外部）迭代子葛家，指的是由客戶端來(lái)控制迭代下一個(gè)元素的步驟，客戶端會(huì)明顯調(diào)用迭代子的next()等迭代方法泌类，在遍歷過(guò)程中向前進(jìn)行癞谒。
所謂被動(dòng)（內(nèi)部）迭代子，指的是由迭代子自己來(lái)控制迭代下一個(gè)元素的步驟刃榨。因此弹砚，如果想要在迭代的過(guò)程中完成工作的話，客戶端就需要把操作傳遞給迭代子枢希，迭代子在迭代的時(shí)候會(huì)在每個(gè)元素上執(zhí)行這個(gè)操作迅栅，類似于JAVA的回調(diào)機(jī)制。
總體來(lái)說(shuō)外部迭代器比內(nèi)部迭代器要靈活一些晴玖，因此我們常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)多屬于主動(dòng)迭代子读存。
靜態(tài)迭代子和動(dòng)態(tài)迭代子
● 靜態(tài)迭代子由聚集對(duì)象創(chuàng)建，并持有聚集對(duì)象的一份快照(snapshot)呕屎，在產(chǎn)生后這個(gè)快照的內(nèi)容就不再變化让簿。客戶端可以繼續(xù)修改原聚集的內(nèi)容秀睛，但是迭代子對(duì)象不會(huì)反映出聚集的新變化尔当。
靜態(tài)迭代子的好處是它的安全性和簡(jiǎn)易性，換言之蹂安，靜態(tài)迭代子易于實(shí)現(xiàn)椭迎，不容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。但是由于靜態(tài)迭代子將原聚集復(fù)制了一份田盈，因此它的短處是對(duì)時(shí)間和內(nèi)存資源的消耗畜号。
● 動(dòng)態(tài)迭代子則與靜態(tài)迭代子完全相反，在迭代子被產(chǎn)生之后允瞧，迭代子保持著對(duì)聚集元素的引用简软，因此，任何對(duì)原聚集內(nèi)容的修改都會(huì)在迭代子對(duì)象上反映出來(lái)述暂。
完整的動(dòng)態(tài)迭代子不容易實(shí)現(xiàn)痹升，但是簡(jiǎn)化的動(dòng)態(tài)迭代子并不難實(shí)現(xiàn)。大多數(shù)JAVA設(shè)計(jì)師遇到的迭代子都是這種簡(jiǎn)化的動(dòng)態(tài)迭代子畦韭。為了說(shuō)明什么是簡(jiǎn)化的動(dòng)態(tài)迭代子疼蛾，首先需要介紹一個(gè)新的概念：Fail Fast。
Fail Fast
如果一個(gè)算法開(kāi)始之后艺配，它的運(yùn)算環(huán)境發(fā)生變化察郁，使得算法無(wú)法進(jìn)行必需的調(diào)整時(shí)衍慎，這個(gè)算法就應(yīng)當(dāng)立即發(fā)出故障信號(hào)。這就是Fail Fast的含義绳锅。
如果聚集對(duì)象的元素在一個(gè)動(dòng)態(tài)迭代子的迭代過(guò)程中發(fā)生變化時(shí)，迭代過(guò)程會(huì)受到影響而變得不能自恰酝掩。這時(shí)候鳞芙，迭代子就應(yīng)當(dāng)立即拋出一個(gè)異常。這種迭代子就是實(shí)現(xiàn)了Fail Fast功能的迭代子期虾。
Fail Fast在JAVA聚集中的使用
JAVA語(yǔ)言以接口java.util.Iterator的方式支持迭代子模式原朝，Collection接口要求提供iterator()方法，此方法在調(diào)用時(shí)返還一個(gè)Iterator類型的對(duì)象镶苞。而作為Collection接口的子類型喳坠，AbstractList類的內(nèi)部成員類Itr便是實(shí)現(xiàn)Iterator接口的類。
Itr類的源代碼如下所示
private class Itr implements Iterator<E> {
/**
* Index of element to be returned by subsequent call to next.
*/
int cursor = 0;
/**
* Index of element returned by most recent call to next or
* previous. Reset to -1 if this element is deleted by a call
* to remove.
*/
int lastRet = -1;
/**
* The modCount value that the iterator believes that the backing
* List should have. If this expectation is violated, the iterator
* has detected concurrent modification.
*/
int expectedModCount = modCount;
public boolean hasNext() {
return cursor != size();
}
public E next() {
checkForComodification();
try {
E next = get(cursor);
lastRet = cursor++;
return next;
} catch (IndexOutOfBoundsException e) {
checkForComodification();
throw new NoSuchElementException();
}
}
public void remove() {
if (lastRet == -1)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
AbstractList.this.remove(lastRet);
if (lastRet < cursor)
cursor--;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException e) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
從Itr類的源代碼中可以看到茂蚓，方法checkForComodification()會(huì)檢查聚集的內(nèi)容是否剛剛被外界直接修改過(guò)(不是通過(guò)迭代子提供的方法修改的)壕鹉。如果在迭代開(kāi)始后，聚集的內(nèi)容被外界繞過(guò)迭代子對(duì)象而直接修改的話聋涨，這個(gè)方法會(huì)立即拋出ConcurrentModificationException()異常晾浴。
這就是說(shuō)，AbstractList.Itr迭代子是一個(gè)Fail Fast的迭代子牍白。
迭代子模式的優(yōu)點(diǎn)
（1）迭代子模式簡(jiǎn)化了聚集的接口脊凰。迭代子具備了一個(gè)遍歷接口，這樣聚集的接口就不必具備遍歷接口茂腥。
（2）每一個(gè)聚集對(duì)象都可以有一個(gè)或多個(gè)迭代子對(duì)象狸涌，每一個(gè)迭代子的迭代狀態(tài)可以是彼此獨(dú)立的。因此最岗，一個(gè)聚集對(duì)象可以同時(shí)有幾個(gè)迭代在進(jìn)行之中帕胆。
（3）由于遍歷算法被封裝在迭代子角色里面，因此迭代的算法可以獨(dú)立于聚集角色變化般渡。
